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放射性同位素电池市场发展前景

时间:2018-01-30 13:02来源:未知 作者:admin 点击:
核电池又叫"放射性同位素电池",它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线的热能转变为电能而制造而成。核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途。

     人类活动逐渐面向外太空,深海、极地、荒漠等,这些地方需要长时间稳定供电装置,普通电池已难以满足这些活动的需要,化学电池工作寿命有限,光伏电池强烈依赖太阳光,且性能还受到外太空中的宇宙射线影响。

    相比于普通电池,放射性同位素电池具有工作寿命长,可靠性高,能量密度大,体积小等特点,这些特点使放射性同位素电池成为航天。深海等领域最佳的电源,低功率电子器件和微机电系统发展面临的一个重大瓶颈就是电源装置的小型化、微型化,为低功率电子器件和微机电系统找到足够小的电源装置,是一个非常热门的研究领域。小型化或微型化的反射性同位素电池可以有效解决这个问题。且随着更多的核反应堆的投入运行,人工放射性同位素的生产成本会大大下降,目前世界个先进国家纷纷致力于放射性同位素电池的研究,各种类型的放射性同位素电池。

            


    放射性同位素电池的种类较多,按照换能原理的不同,可分为热型和非热型,其中非热型放射性同位素电池又叫作核电池。

    热型放射性同位素电池:热型放射性同位素电池是将放射性同位素衰变产生的高能带电粒子与物质作用产生的热能装换为电能的一种电源装置。按照换能器件结构的不同,该类型放射性同位素电池一般分为动态和静态两种类型。

动态型
    动态型放射性同位素电池的工作原理与热机相同。放射性同位素衰变产生的高能带电粒子与物质作用产生的热能加热流体推动发电机发电。这类电池转换效率比较高,可达20-40%功率,一般大于一千瓦,是一种非常有发展前景的大功率放射性同位素电池。这种电池近十年来已进入工程单元的设计和论证。

静态型
    静态型放射性同位素电池的换能器件没有活动部件,根据换能方式的不同,该类型的放射性同位素电池又可分为热离子型和热电型。

    热离子型放射性同位素电池是利用热离子(热电子)发射效应将放射性同位素发出的高能带电粒子与发射极相互作用产生的热能转换为电能的一种电源装置,放射极为高熔点金属,如徕,钨、铂、碳化等,收集极为低逸出功金属。上世纪20年代就有人开始研究热离子发电,上世纪60年代末,前苏联开始研究此类电池,用反应推作为热源,以235U为核燃料,并于1988年将此类电池用做“宇宙-1818和宇宙-1867”的电源。这类电池的输出电流大,功率可达数百瓦,实际转换率为5.85,理论转换效率最高为20%,是深空探索非常有发展前途的一种大功率放射性同位素电池。

           


    热电型放射性同位素电池是利用赛贝克效应将放射性同位素发出的高能带电粒子与物质相互作用产生的热能转换为电能的一种电源装置,改类型的电池又称之为温差核电池。目前,此类电池广泛应用于航天,深海、心脏起搏器等领域。此类型放射性同位素电池的热源多用a源(如238pu,230po等)和高能量R(如90Sr等)。美、苏等国于上世纪60年代开始了此类型电池用作火箭的第二级发动力和航天器的电源,我国于上世纪60年代开始研究热电型放射性同位素电池,上海原子核研究所于上世纪70年代成功研制出210po源,此类型电池,功率为1.4W,转换效率为4.2%,填补了国内这一领域的空白。这种电池的小型化很有发展前景,但电池转换效率不高,约为8-10%,且存在高温导致半导体退化的问题,目前主要研究耐高温半导体热电换能器以提高其转换效率。



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